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如何找到那颗“天选之精子”?科学家有新发现!

时间: 2020年12月07日 | 作者: Admin | 来源: ​中国生物技术网
研究团队发现,最终胜出的“天选之精子”具备一些关键的分子特征,使它们与“手下败将”区别开来。


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在受精的角逐过程中,数以百万计的精子就如同沙场上的千军万马一样,在冲向卵子的过程中“过五关,斩六将”,最后拼尽全力的获胜精子独得卵子青睐。


发表在eLife上的一项新研究中,来自美国耶鲁大学的研究团队发现,这些最终胜出的“天选之精子”具备一些关键的分子特征,使它们与“手下败将”区别开来。


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据世界卫生组织的统计数据显示,从2010年到2014年,全世界约44%的怀孕是计划外的,有超过一半的怀孕最终都是以堕胎告终,而终止妊娠会增加女性的死亡风险。因此,有必要向那些想要实行计划生育的人提供有效的方法。


现代安全套的前身最早可以追溯到古埃及,而基于激素的女性口服避孕药自二十世纪中叶开始使用。今天,大多数避孕药具是供女性使用的。传统的男性选择包括避孕套(仅部分有效)和输精管切除术,但由于不可逆转,导致男性的接受度较低。因此,全世界需要新的男性避孕药,而精子就是那个明显的靶点。 


众所周知,精子有类似尾巴的结构,其上嵌有钙离子通道,这使它们可以运动并穿过雌性生殖道到达卵子。这些特异性钙通道CatSper的每个小孔都由四个亚基组成,即CatSper1到CatSper4,它们共同发挥着控制精子流动性和导航等功能。CatSper1和CatSper2定位于精子尾部的线粒体上,在精子运动中发挥作用;CatSper3和CatSper4定位于精子头部,在精子超活化、穿卵等功中发挥作用。


研究人员将它们戏称为精子的“竞赛条纹”。


研究通讯作者、耶鲁大学医学院细胞与分子生理学系助理教授Jean-Ju Chung发现,形成这些竞赛条纹的一个亚基在精子选择受精的过程中发挥至关重要的作用。


利用3D分子成像和人工神经网络建模,Chung的实验室设计了一种可视化跟踪和量化雌性小鼠交配后生殖道中精子的方法。他们发现,进入输卵管的获胜精子具有完整的Catsper1亚基通道;而其他精子可能会因为失去完整的CatSper1而失去正常的CatSper钙通道。所以,淘汰的精子变得动弹不得,只能被甩在了后面。


研究人员发现,进入雌性生殖道的优势精子还具有其他一些特征:它们往往已经失去了精子头部的顶体结构,这可能是使卵子受精的前奏。哺乳动物精子的顶体是—个膜性帽状结构,覆盖着精子核的前端。


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自动靶向精子运动和与小分子的顶体反应


研究人员表示,对精子分子特征和生殖道内相互作用的深入了解,有助于为不育症开发新的治疗方法,以及男性的节育方法。在不育男性的CatSper基因中发现了突变,这可能也成为治疗不育的靶点。


研究人员表示,由于CatSper钙通道对精子的功能至关重要,因此阻断它可能会带来非激素避孕药的发展,并且对男性和女性的副作用都可以降到最小。Chung说:“更好地了解如何选择最适合的精子细胞,以及在女性生殖道受精后如何清除那些淘汰的精子,将可以改善目前的辅助生殖策略。”